yıldız teknik Üniversitesi bilgisayar mühendisliği lojik ... · yıldız teknik Üniversitesi...

Yıldız Teknik Üniversitesi

Bilgisayar Mühendisliği

Lojik Devre Laboratuvarı

Deney Föyü

Laboratuvar Çalışma Düzeni

Genel Bilgiler

Deney grubu, tarih ve saat ilgili laboratuvara sorumluları tarafından ilan edilecektir.

Deneylerde %80 devam şartı vardır. Mazeretsiz 2 deneye gelmeyen öğrenci laboratuvardan

kalır.

Laboratuvardan kalmak dersten kalmayı gerektirmez.

Deneyler bireysel olarak yapılacaktır. Hangi öğrenciye hangi sorunun geleceği rastgele

belirlenecektir.

Deney süresi iki saattir.

Öğrencilerin, laboratuvara gelmeden önce,

Entegre tanıtım videolarını ve diğer videoları incelemiş olmaları,

laboratuvara uygulaması için gerekli ön çalışmayı yapmış olmaları,

föyde yazılı olan malzeme listesindeki malzemeleri satın almış olmaları ve

Deneyde kullanılacak entegrelerin “datasheet”leri araştırarak, nasıl çalıştıklarını

öğrenmeleri gerekmektedir.

Kurallar

Deneyler, öğrenciye pratik ve teorik bilgilerin verilmesinin yanında çalışma disiplini elde etmesi

içinde önemlidir. Puanlamanın bir kısmı da bu çalışma disiplini ile alakalı kısımdır.

Deneyde öğrenci soru sormayacaktır, ihtiyacı olduğu bütün bilgiler önceden verilmiştir.

Kişiler kendi aralarında konuşamaz, birbirlerinden yardım isteyemez. Her uyarı -10 puandır.

2 deneye gelmeyen öğrenci laboratuvardan sıfır alır.

Öğrenci çalıştığı ortamı temiz bırakmak zorundadır. Dağınık bırakılan her masa -10 puandır.

Öğrenci malzemesi eksik olarak deneye gelemez, eksik malzemeyi arkadaşlarından temin

edemez.

Deney notları, o hafta deneylerin bitiminden sonra laboratuvar sorumluları tarafından

ilan edilir.

Bu kurallar öğrenciye çalışma disiplini sağlamak içindir. Bu hangi mesleği seçerseniz seçin

sizin için deneylerin içeriğinden daha önemli bir konudur. Eğer öğrenci bu disiplini

öğrenip uygulayabilir hale gelirse kurallar esneyebilir.

Temel Bilgiler

Lojik devreler anlatım videolarına aşağıdaki linklerden erişilebilir:

https://www.youtube.com/user/ytudonanim

Öğrenci her deneyden önce o deney için kullanılacak entegrenin tanıtım videosunu izlemelidir.

İhtiyaç duyabileceğiniz yazılı anlatımlar aşağıdadır.

Deneylerde devreler delikli çalışma panolarında (breadboard) gerçekleştirilecektir.

Breadboard’a ilişkin görünüm ve içten kısa devre olan düğümler aşağıdaki şekil ile

özetlenmiştir. Dış taraftaki 2’li yolların devrede 5V ve GND dağıtımı için kullanılması

uygundur. İç kısımdaki 5’li terminal düğümler ise lojik entegrelerin yerleştirilmesi için

uygundur.

Örneğin F=(A’.B’)’ fonksiyonunu ele alacak olursak F fonksiyonu 2 NOT ve 1 NAND kapısı ile

gerçekleştirilebilir. Devreye ilişkin girişler için 8’li lojik anahtarlardan istenen ikisi kullanılabilir.

Çıkış için ise yine gösterge LED’lerden istenen kullanılabilir.

Deney seti üzerindeki sabit 5V ve GND düğümlerinden ilgili gerilimler breadboard üzerine

teller ile taşınarak istenen devre aşağıdaki şekilde kurulmalıdır. Dikkat edilecek nokta lojik

entegrelerin her bir bacağının farklı bir düğüme denk getirilmesidir.

Entegre bacak numaralandırılması entegre üzerindeki çentiğin solu 1 olacak şekilde saat

yönünün tersine artan düzende yapılır. Deney sırasında devreye eklenen her bir kapı için çıktı

kontrolü yapılarak (kapı çıkışı LED’e bağlanarak) ilerlenmesi hatasız devre kurulum açısından

önemlidir ayrıca hatalı sonuç oluşmuşsa önceki kapılara doğru gelerek adım adım hata

ayıklaması yapılmalıdır.

Entegreler ve entegre aileleri için Entegre Nedir.pdf dosyasını inceleyebilirsiniz.

1. Deney

Deney Konuları

Doğruluk tablosundan min veya max termler cinsinden fonksiyon yazabilme.

2. Deney

Kombinasyonel lojik devre sentezi. (3 giriş, 2 çıkış)

Kaynak: “Digital Design”, 4. baskı, M., M. Mano, M., D. Ciletti, Bölümler: (4.2)

“Combinational Circuits”, (4.3) “Analysis Procedure”, (4.4) “Design Procedure”,

3. Deney

Mux ile 4 girişli lojik fonksiyon gerçekleştirme

Kaynak: “Digital Design”, 4. baskı, M., M. Mano, M., D. Ciletti, Bölümler: (4.11)

“Multiplexers”

4. Deney

Senkron ardışıl lojik devre sentezi. (en az üç durumlu)

Kaynak: “Digital Design”, 4. baskı, M., M. Mano, M., D. Ciletti, Bölümler: (5.5)

“Analysis of Clocked Sequential Circuits”, (5.8) “Design Procedure”

5. Deney

D FF ile shift register gerçeklenmesi

Kaynak: “Digital Design”, 4. baskı, M., M. Mano, M., D. Ciletti, Bölümler: (5.8) “Design

Procedure”

Malzeme Listesi 7400 *3 (4-2 in NAND)

7402 *3 (4-2 in NOR)

7404 *3 (6 inverter)

7410 *3 (3-3 in NAND)

7420 *3 (2-4 in NAND)

7427 *3 (3-3 in NOR)

7432 *3 (4-2 in OR)

7408 *3 (4-2 in AND)

7474 *3 (2 D flip flop)

7483 *3 (4-bit binary adder)

7486 *3 (4-2 in XOR)

74112 *3 (4 JK flip flop)

74139 *3 (2-2 4 decoder)

74153 *3 (2-4*1 mux)

74158 *3 (4-2*1 mux)

74163 *3 (4-bit counter)

74194 *3 (4-bit bidirectional shift register)

Yan keski

Penset

En az 3 metre tek damar kablo (0.5mm kalınlığında) – (zil teli deney için uygun değildir)

Malzemeler

Karaköy elektronikçiler çarşısı ya da Selanik pasajı,

Perpa,

Kadıköy Yazıcıoğlu iş hanı

Temin edilebilir.

7400 İki girişli 4 NAND kapısı - Quad 2-input NAND gate

Sembol Doğruluk Tablosu

2 girişli NAND kapısı

B A Q

0 0 1

0 1 1

1 0 1

1 1 0

Mantıksal İfade Q = A.B Q, A VE B'nin DEĞİLİ'dir.

Pin Diyagramı

7402 İki girişli 4 NOR kapısı – Quad 2-input NOR gate

Sembol Doğruluk Tablosu

2 girişli NOR kapısı

B A Q

0 0 1

0 1 0

1 0 0

1 1 0

Mantıksal İfade Q = A+B Q, A VEYA B'nin DEĞİLİ'dir.

Pin Diyagramı

7404 Altı adet çevirici – Hex inverter

Sembol Doğruluk Tablosu

Çevirici

A Q

0 1

1

0

Mantıksal İfade Q = not A or A Q, A'nın tersidir.

Pin Diyagramı

7408 İki girişli 4 AND kapısı - Quad 2-input AND gate

Sembol Doğruluk Tablosu

2 girişli AND kapısı

B A Q

0 0 0

0 1 0

1 0 0

1 1 1

Mantıksal İfade Q = A.B Q, A VE B'ye eşittir.

Pin Diyagramı

7410 Üç girişli 3 NAND kapısı - Triple 3-input NAND gate

Sembol Doğruluk Tablosu

3 girişli NAND kapısı

C B A Q

0 0 0 1

0 0 1 1

0 1 0 1

0 1 1 1

1 0 0 1

1 0 1 1

1 1 0 1

1 1 1 0

Mantıksal İfade Q = A.B.C Q, A VE B VE C'nin DEĞİL'idir.

Pin Diyagramı

7420 Dört girişli 2 NAND kapısı – Dual 4-input NAND gate

Sembol Doğruluk Tablosu

4 girişli NAND kapısı

A B C D Q

X X X 0 1

X X 0 X 1

X 0 X X 1

0 X X X 1

1 1 1 1 0

Mantıksal İfade Q = A.B.C.D Q, A VE B VE C VE D'nin DEĞİL'idir.

Pin Diyagramı

7427 Üç girişli 3 NOR kapısı - Triple 3-input NOR gate

Sembol Doğruluk Tablosu

3 girişli NOR kapısı

A B C Q

0 0 0 1

0 0 1 0

0 1 0 0

0 1 1 0

1 0 0 0

1 0 1 0

1 1 0 0

1 1 1 0

Mantıksal İfade Q = A+B+C Q, A VEYA B VEYA C'nin DEĞİL'idir.

Pin Diyagramı

7432 İki girişli 4 OR kapısı - Quad 2-input OR gatee

Sembol Doğruluk Tablosu

2 girişli OR kapısı

A B Q

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 1

Mantıksal İfade Q = A+B Q, A VEYA B'dir.

Pin Diyagramı

7474 D Tipi Flip-Flop

Sembol Doğruluk Tablosu

D tipi flip-flop

PR

CLR Clk D Q

Q Açıklama

0

1

X

X

1

0

İlk değer olarak

1 oluşturulur.

1

0

X

X

0

1

İlk değer olarak

0 oluşturulur.

0

0

X

X

1

1

İlk değer için

ayar modu.

1

1

↓ » 0

X

Q(t-1)

Q(t-1)

Bellekte

değişim yok

1 1 ↑ » 1 0 0 1 Reset Q » 0

1 1 ↑ » 1 1 1 0 Set Q » 1

Pin Diyagramı

7483 4-bit binary tam toplayıcı – 4-bit binary full adder

Sembol

4-bit tam toplayıcı

Doğruluk Tablosu

C0 A4 A3 A2 A1 B4 B3 B2 B1 C4 Σ4 Σ3 Σ2 Σ1

0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0

0 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1

1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 0 0 0

1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0

C0 + (A1 + B1) + 2(A2 + B2) + 4(A3 + B3) + 8(A4 + B4) = Σ1 + 2Σ2 + 4Σ3 + 8Σ4 + 16C4

(+) = toplama işlemidir.

Pin Diyagramı

7486 İki girişli 4 adet XOR(ÖZEL VEYA) kapısı – Quad 2-input XOR gate

Sembol Doğruluk Tablosu

2 girişli XOR kapısı

A B Q

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 0

Mantıksal İfade Q = A B Q, A VEYA B ancak İKİSİ BİRDEN

değil.

Pin Diyagramı

74112 JK Flip-Flop

Sembol Doğruluk Tablosu

JK flip-flop

CLR

PR J K CLOCK Q

Q Açıklama

0 1 X X X 0 1 Temizle

1

0

X

X

X

1

0

Önceden

Ayarla

0 0 X X X 1 1 -

1 1 0 0 ↓ Q(t-1)

Q(t-1) Değişim Yok

1 1 1 0 ↓ 1 0 -

1 1 0 1 ↓ 0 1 -

1 1 1 1 ↓

Q(t-1) Q(t-1) Geçiş

1 1 X X ↑ Q(t-1)

Q(t-1) Değişim Yok

Pin Diyagramı

74139 İki 2-4 çözücü - Dual 2-to-4 decoder

Sembol Doğruluk Tablosu

2-4 çözücü

B A Q0 Q1 Q2 Q3

0 0 0 1 1 1

0 1 1 0 1 1

1 0 1 1 0 1

1

1

1

1

1

0

Pin Diyagramı

74153 İki 4-1 çoklayıcı - Dual 4-to-1 multiplexer

Sembol Doğruluk Tablosu

4-1 çoklayıcı

A B C0 C1 C2 C3 G Y

X X X X X X 1 0

0 0 0 X X X 0 0

0 0 1 X X X 0 1

1 0 X 0 X X 0 0

1 0 X 1 X X 0 1

0 1 X X 0 X 0 0

0 1 X X 1 X 0 1

1 1 X X X 0 0 0

1 1 X X X 1 0 1

Pin Diyagramı

74158 Dört 2-1 çoklayıcı - Quad 2-to-1 multiplexer

Sembol Doğruluk Tablosu

2-1 çoklayıcı

G' S A B Y'

1 X X X 1

0 0 0 X 1

0 0 1 X 0

0 1 X 0 1

0

1

X

1

0

Pin Diyagramı

74163 4-bit senkron binary sayıcı - 4-bit binary synchronous counter

Sembol Dalga Formu Diyagramı

4 bit sayıcı

Doğruluk Tablosu

CLOCK CLEAR LOAD Enable P Enable T D-A QD QC QB QA Açıklama

↑ 0 X X X X 0 0 0 0 Sayacı sıfırla

↑ 1 0 X X D-A QD QC QB QA Sayaca girişi yükle

↑ 1 1 1 1 X 0'dan 15'e kadar sayar Sayacı artır

Pin Diyagramı

74194 4-bit paralel yüklemeli çift yönlü ötelemeli yazmaç

4-bit bidirectional shift register

Sembol

4-bit çift yönlü kaydırıcı

Fonksiyon Tablosu

clear S1 S0 clock SLI SRI A B C D QA QB QC QD

0 X X X X X X X X X 0 0 0 0

1 X X 0 X X X X X X QA0 QB0 QC0 QD0

1 1 1 ↑ X X a b c d a b c d

1 0 1 ↑ X 1 X X X X 1 QAn QBn QCn

1 0 1 ↑ X 0 X X X X 0 QAn QBn QCn

1 1 0 ↑ 1 X X X X X QBn QCn QDn 1

1 1 0 ↑ 0 X X X X X QBn QCn QDn 0

1 0 0 X X X X X X X QA0 QB0 QC0 QD0

a, b, c, d = elle verilen durumlar.

QA0, QB0, QC0, QD0 = ilk durumlar.

QAn, QBn, QCn, QDn = önceki durumlar.

Pin Diyagramı